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青少年科技创新技法讲座

发布时间:2014-04-23 14:05:19  

青 少 年 科 技 创 新 技 法 讲 座

青少年科技创新技法(一) 原 型 启 发 法

一、出示原型,激发兴趣

人们在创造想象时,从其它事物中得到解决问题的启示,从而找到解决问题的方法和途径,这种起到启发作用的事物叫原型。

绝大多数的创造发明,都是在原型的基础上,通过联想的作用,创造性地想象出新事物形象。夸美纽斯认为:一切知识都是从感官知觉开始的。青少年对外界刺激的注意并决定于外界刺激的正确重要与否,而往往来源于个体对事物的需要,兴趣及个体的情绪状态和精神状态。他们的思维还处具体形象思维占优势阶段,巧妙地借助原型,能有效地吸引学生兴趣,调动青少年的积极性。 老师课堂上,巧妙地使用演示教具,形象地出现在青少年眼前,很容易引起起他们强烈的注意力,如在教学《制作玩具小船》时,老师先在一大脸盆水中放入船模,旋紧橡皮筋,手一放松,船模便会向前驶去,青少年被船模吸引住了。为创新教学地顺利开展创设了情境。

二、拆装原型,激发欲望。

好奇的心是神圣的,是科学发明的巨大的动力。居里夫人说过:"好奇是人类第一美德。"在青少年幼小的心灵里,萦绕着像星星一样多的为什么?这些大胆,奇异甚至荒诞的念头,潜藏着难以估量的发明创造欲望。"处于人生黄金时代的你们,没有习惯因素和思维定势的束缚,具有比成年人更为广阔的想象空间,你们敢于怀疑,敢于否定。老师借助原型,指导青少年通过解剖原型,分析构造原型的原理,让他们在拆装中思索,在拆装中酝酿创激情。 如《制作简单的收音机》,让青少年把收音机从外到内逐步拆卸分析,并要求每拆一步都要用笔作记号,排好顺序,看看拆开的零件是怎么样安装的。拆卸完毕后,各组交流一下拆拆的过程,然后逆向操作复原,要求把拆开后的散件装回复原,经检查有80%以上的小组能复原装好。

三、模仿原型,体验成功。

创造是从模仿能力的基础发展起来的,人的活动一般总是先模仿后创造。模仿是创造的前提和基础,创造又是模仿的发展。辅导老师要指导青少年模仿原型构造,进行自我操作实践。心理学家盖兹说过:"没有什么比成就更能增强满足的感觉,也没有什么东西让每个青少年能体验成功喜悦,更能激发青少年的求知欲望。"一个著名的心理学家说得好:"成功,是靠成功推动的。"在拆装结束后,青少年头脑中已具有较模糊的结构原理轮廓。因此,辅导老师要及时指导青少年内心创新暗流地涌动,给他们创造再表现自我,施展才华的天地,有意识地让青少年模仿原型进行制作。 如教学《缝制沙包》中,辅导老师发现有个学生手忙脚乱地捏着一根针不知从哪里下手,经了解,这位学生平时自理能力极差,早晨起床也要别人帮助。于是辅导老师就耐心地讲解难点,反复演示了几遍。然后他大胆动手,对他放低要求,

低起点、耐心指导,不断对他取得的小成绩于以肯定与表扬,最后他终于亲手缝好了一个沙包,开心地笑了。

四、大胆创新,革新原理。

创新,对于一个民族来说,是关系到存在发展的重要因素。众所周知,日本从

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二战后从落后国一跃成现在的经济大国,其成功秘决在于由原型启发而形成的"第二层次创造发明"。21世纪的激励竞争急需大批创造型思维和创造性人才的涌现,因循守旧,墨守成规只能导致在竞争中失败。。科技创新应在重视青少年掌握技能的基础上,加强放手让青少年独立操作,按自己的设想去实践,去创新。老师在创新实践中,在"合格"的基础上鼓励"优秀",在"规范"的前提下鼓励"拔尖",在全面发展的总体要求下发展个性培养特殊人才。 如在指导住校生蒸饭时,发现洗米时很多米被水冲掉,造成了很大的浪费,我们就指导青少年尝试对饭盒进行修改,经反复试验,在饭盒底口子上一角焊接一个三角形滤板,滤孔小于米粒。这样,洗米时就被滤板挡住。经过实践证明非常实用,很快这在原型启发下的发明在全校推广了。 在实践中,只要你细心观察事物,勇敢地提出你的创新金点子,大胆创新,你将发现创新并不是件神秘的事情,创新就在你身边。

青少年科技创新技法(二) 缺 点 列 举 法

敢于质疑,敢于提出与众不同的创意,是科技创新型人才最可贵的品质。缺点列举法就是通过发现有事物的缺陷,把各种缺点一一列举出来,然后提出改革或革新的一种创新技法,缺点列举法就是发现问题,而创造发明就是要解决现存的问题,每发现一个缺点,提出一个问题,就找到了一个创造发明的课题。

一、选 定 课 题

世界上没有尽善尽美的东西,现在没有,将来也不会有,金无足赤,人无完人。在科技创新中,要引导青少年善于发现一些日常生活中常见事物的缺点。所选的课题要相对小些、简单些,这样容易成功。如果课题过大,可以把它分解开来,我们可以该课题的局站进行考虑。如《组装电子音乐门铃》对于小学生来说过于困难,我们就选取操作中需要的螺丝刀作为研究对象。

二、分 析 事 物。

要确定与课题相关的信息种类,如材料、功能结构等,对事物进行了系统分析。如我们可以从螺丝刀材料、结构、用途等方面进行分析,常用螺丝刀是由木柄和金属杆组成,功能是旋松紧螺钉。

三、列 举 缺 点。

人们要引导青少年善于观察事物,发现缺点,找出缺点,抓住不放。其次告诉青少年不要迷信权威,冲破思想束缚,敢于全面地发掘事物的缺陷,要尽可能详细地把缺点一一列举出来。如对螺丝刀,某班同学就提出以下缺点:(1)普通型:修理电视机等器具时,经常使小螺丝掉入机内;(2)夹头式不掉螺钉型,光线暗,看不清螺钉;(3)照明式小手电筒型,测定有否强电不方便;(4)试电笔型,气管寿命不长;(5)高压电不能测量;(6)携带不方便;(7)使用不方便;(8)不能适用不同场合;(9)更换螺丝刀头不方便;(10)不方便长度测量……等等,在小组合作研究中,螺丝刀的缺点喷涌而出,为改进螺丝刀奠定了基础。

四、激 励 改 进。

设计并提出方案进行交流时会产生互激共振连锁反应的客观规律,可以通过一种特殊会议,使参加的青少年围绕一个课题发散思针对一个或几个缺点维,互相启发,填补知识空隙,引起创造性设想的连锁反应以产生众多设想然后综合集体创造力,改进缺点进行创新。它要求每个参加者都要像突出队员那样,勇敢地向共同目标空进。针对现有"螺丝刀"存在不足,进行设计改进出:(1)夹头式不掉螺丝型;(2)照明式小手电筒型;(3)试电笔型;(4)子弹头式;(6)磁性式;

(7)直角型;(8)左轮手枪式;(9)带卷尺式……

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巧妙地使用缺点列举法,能让你在不断完善事物的同时,不知不觉地掌握了一种创新的技巧,体验到成功的乐趣。

青少年科技创新技法(三) 创 新 移 植 法

科技创新中,创新思维尤其显得重要,移植法又是常用的一种方法。移植法是将某一个领域中的原理、方法、结构、材料、用途等移植到另一事物中,从而创造出新产品的创新方法。

有一位著名发明家说过:"移植发明是科学研究最有效、最简单的方法,也是应用研究最多的方法之一,重要的科学研究成果,有时也来自于移植。"在科技创新课中,我们可以研究范例的制造方法,看看这样的方法可以运用到哪些地方,再移植到需要发明的物品上,材料的移植也可以起到更新产品,改变性能、节约材料、降低成本的目的。移植法也可研究分析已有的各种原理和功能,甚至研究大自然中植物的良好形状,把它们移植到别的产品上去,从而解决问题。 如《今天我当家》教学中,有位学生提出面包是怎么样做的。老师就告诉他面包是由面粉加发酵加工而成,烤面包时,由于面包内部产生大量气体,使面包体积膨胀,变得松软可口。这引起学生的好奇与思考,马上又有位学生提出:"我们能不能把这种面包发泡技术进行系列研究开发新产品,以求创新呢?"于是,大家查阅各种资料,讨论出许多移植法:

1、移植到食品加工--发泡面、发泡饼……

2、移植到喂牲口--发酵发泡饲料。

3、移植到包装、运输、保温、隔声等领域--发泡塑料。

4、移植到采光材料--发泡玻璃、采光柔和,又不透明质轻。

5、移植到金属--发泡金属、质轻而坚韧。

6、移植到隔热品--发泡橡胶。

7、移植到超轻型纱布代用品--发泡树脂。

青少年朋友们,发明创造并不神秘,其实就在你不经意之间,在你张冠李戴之中发生奇迹。多尝试用移植法去创造,你将发现你也会变成一个小爱迪生。

青少年科技创新技法(四) 逆 向 对 转 法

在科技创新中,青少年思维往往受到心理定势的影响,有时阻碍了创造性的发挥。定势是指先前心理活动所形成的准备形状,它决定并影响着后面同类心理活动趋向,为了在克服势在创新中消极影响,辅导老师不妨逆向对转法。

一、调整心态,心理换位,

逆向对转法,即换个与原先相反的角度,从相互对立可以转转的角度来思考问题,尝试从相反的方向去思考问题,分析解决问题,从而完成新事物的创造发明。逆向对转其实就是一种注意力的转移,或者说"换个角度想一想"。在不少情况下,一种无思路的问题,用另一种相反的思路却能迎刃而解。 现实生活运用很多如木工的电锯、电刨机,就是一反过去的木头不动,锯刨动的常规,改用锯刨固定,推动木头运动从而完成加工任务;又如商场的"电梯",一般人们从低处到高处要爬固定的楼梯,而电梯则是人站在电梯上相对不动,电梯缓慢从低处移到高处。再如建筑工人的"打桩炮"也是利用逆向对转法发明的,人们发现大炮能把炮弹发射到远处,联想到如果把大炮口对准大地,说不定也能把重物打到很深的地下,

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于是就发明了"打桩炮"。

二、分析特点, 逆向思考

在科技创新时,我们可以先界定某一事物,分析它有哪些特点。如我们某一同学在上《电流》一课时,对电流表产生了极大的兴趣。我们用电流表测量电路电流时,通常是用两根导线连在电路的两端完成的。我们发现,常用电流表工作原理是,电流通过电路,使电流表指针运动,从而测出电流量。辅导老师就指导学生能否不剥开电路,不直接连在电路两端,直接测出电流呢?这引起了他的极大兴趣,并投入极大的创新热情。

三、颠倒乾坤,锐意创新

老师进一步启发:我们知道,当电流通过电路时,通电的导线周围会产生一定的电磁场;电磁场的大小取决于导线电流的强弱。学生试探性地说:"那么能不能通过测量电路导线的电磁场,把电磁场转化为电流,测出它的电流量呢?"在老师的指导下,该同学一改常规测量方法,把老虎钳式的工具含住导线,捕捉导线发出的电磁场,再把电磁转化为电流,哈哈!问题解决了!在老师的帮助下,该同学不断改进技术,创造性地发明了"直流钳形电流表,该项发明获得了第十八届青少年发明创新大赛一等奖,并申报了国家专利。 山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村。换个角度,逆向思考,你将发现一片新天地,你将会发现"踏破铁鞋无觅处,得来全不费工夫"的意外收获。

青少年科技创新技法(五) 立 体 发 明 法

人们进行思维活动时总会受到过去的生活经验和已有思维方法的束缚和影响。立体思维要求人们跳出以点代面的限制,有意识地从上下左右、四面八方各个方向,立体地去考虑问题,也就是要求立起来思索.

一、立体思维

创新思维最大的特点,在于它能最大限度地突破定势,呈立体四散的思维方式。在科技创新过程中,我们要鼓励青少年大胆立体思维,分析问题。例如要求青少年动手时用泡沫制四个房屋,要求四个房屋之间距离都相等。青少年设计了一个又一个形状,都无法解决问题,这时,启发青少年使用立体思维法,其中一座房屋可设计在山顶上,只要其余三座房屋与之构成等边三角形的话,就解决难题了。

二、立体创新

通过立体思维的分析,找到了问题的症结,更重要的是我们要努力从立体解决问题,不要单纯地停留在事物的平面。如某同学生病需要打吊针,但中途若要去上厕所或移动的话,得有人或自己高举着吊针,非常费力。辅导老师便鼓励他立体创新,该同学设计了后背式伞柱,柱子上有一横梁,其上可挂吊针,柱头也可插雨伞,经过不断改进,终于制成〈可携带的多功能输液架〉,这又是立体创新的一成功。

三、立体延伸

立体创新需要我们不断地研究立体的空间,在我们成功地发明某一件具体的事物后,不应满足,我们要热情地激励青少年把创新的触角延伸到课堂外,延伸到无限的宇宙。如我校科技创新研究院在钻研小火箭的基础上,辅导老师鼓励青少年进一步研究不同动力的火箭,它们的射程、弹道轨迹、溅落点,极大地激发了青少年的科技创新兴趣。 立体发明法,让你站得高,看得远,让你领略到与众

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不同的创新乐趣。

青少年科技创新技法(六) 迂 回 求 索 法

青少年在写作中创造想象力的培养,并不是一朝一夕的事情,靠一次,两次创新所能解决的,必须经历反复、艰难的多次训练,在尝试多少次挫折失败后才积累而成的。 迂回求索法指运用多种思维,(如纵向、横向、侧向、背向、逆向等)多次尝试抓住问题的关键所在,从而使问题迎刃而解,人们在付出巨大劳动,全神贯注想象上,思维处在高度活动状态中,在人的潜意识中会突然出现意识之中最富于创造性的心理状态(即灵感),从而使问题得以较好的解决,迂回求索法,是创设这种心理状态最好手段。

一、假设预期效果

在您的大脑里积极想象,设计你所需要最佳结果,以及它出现时情形,最好能直观地看到它。例如我校小马驹科技学农小组确定了"无公害绿色蔬菜生产中如何有效地控制虫害"的课题。我们事先进行了假设好预定效果:用环保的植物浸提取液能最大限度地杀虫而不影响蔬菜的质量要求。

二、迂回求索答案。

1、尽可能收集各样材料。

明确目标后,小马驹学农科技小组如八仙过海,各显神通起来:有的同学深入田间地头,请教有经验的菜农、农业科技员;有的同学驶上因特网,上网查询杀虫资料;有的同学扎进图书馆、阅览室,从浩瀚的图书中寻找答案……

2、走出你原先固定领域。

我们原先研究的都是植物浸提取液的成分问题,辅导老师鼓励队员走出怪圈,思考能否从别的途径来创新。大家纷纷动手做实验,搞方案,取得了积极的进步。

3、打破破旧习惯。

在实践过程中,老师鼓励队员勇敢得打破旧思维、旧习惯,尝试全新的实验方法,大胆提出假设。

4、大胆尝试探索。

我们一开始使用橘皮汁进行杀虫实验,实验取得一定进展,但后来害虫产生了抗体,浑身好像披了一件盔甲,使实验一度陷入困境。

5、使用感官与思维。

面对困境,我们是后退?还是一往无前?我们选择了后者。辅导老师一边给学生打气,一边让学生使用个体的感官和思维,全方位地接触,全身心地投入研究创新之中。

6、放松警觉,进入无意识状态。

在研究中,有时欲进而不达,辅导老师要沉得住气,并不要因为研究陷入困境而急躁,要耐心地让队员进行一些与之无关的活动。鼓励放松对研究的刻意警觉,从而进入一种无意识状态中,悄悄地唤醒队员的潜意识,最大限度地调动起队员的创新能力。

7、划定最后界限。

经过一系列的艰苦的努力后,灵感之神终于降临了。队员陈培凯在一次偶然的机会,发现白醋能软化鱼骨头。那么,白醋能否软化害虫那坚硬的盔甲呢?我们划定界限:从白醋着手,进行再研究。

三、反复验证结论

有了假设还不够,得有科学的验证,我们小马驹学农科技小组成员便集中力量

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对白醋进行反复实验,通过在塑料大棚内和塑料大棚外的对比实验,证明白醋果真能软化害虫外体壁细胞,让植物浸提取液长驱直入,从而起到更好的杀虫作用。这一实验得到有关专家的肯定和表扬,并向周边地区推广。 科技创新之路漫漫兮,吾辈将继续不懈探索。我们相信,经历一番周折,经过我们全身心地钻研,我们就会迎来创新的灿烂之花。

青少年科技创新技法(七) 十 二 步 法

十二步法是创造发明活动中所常用简单技法,也是操作性极强,容易推广的创新技法。

1、加一加。 辅导辅导老师利用范例,启发青少年创造性思维在原有的基础上再加一点东西,使之更完美,性能更优越。如为方便青少年写字,可在铅笔头加一块圆柱形橡皮,便变成橡皮头铅笔。又如《安全婴儿碗》,就是利用玻璃胶把软塑料易可贴加在不锈钢碗上创造而成的小制作小发明。又如旅行水杯装上热水后不容易打开杯子,我们可以利用自行车气门芯制作减压阀,安装在水杯盖上,加上密封茶杯便成了"减压水杯"。"加一加"这种创新方法是我们常用的一种方法。

2、减一减。 人们在日常生活中,会发现有物体步骤较多的,不方便,这明需要在钻研物体结构性能基础上进行改新,尽可能减少其不必要的步骤而不影响效果。如《红烧鱼》中发现用锅铲与叉相替使用不方便,一同学思考:能不能用一个工具完成铲与叉两个动作呢?在辅导老师帮助下,该同学成功制成扁平叉,平可作铲,侧可作叉,减少了使用的麻烦。

3、代一代。 在操作中如果发现范例结构欠科学,在现实中有许多麻烦,可在关键部分采用另一种更科学,更实用的技术结构代替它原有的技术结构。如《安全使用电灯》中用于演示的多用插座容易触电、漏电,辅导辅导老师可启发青少年动脑筋:能不能对插座进行一次技术革命,从而避免漏电、触电。在辅导老师指导下查阅资料,设计许多方案:有旋转式插座、有密码式插座、有知能插座……

4、扩一扩。 将原有品放大一点,扩大一点,会使物品发生意外的变化。如下雨天,与人合用一把伞,扩大伞面,并且呈椭圆形,以"情侣伞"畅销市场。

5、缩一缩。 将原有物品体积缩小一点,长度缩短一点而成了新的物品。如自行车存放不方便,便利用"缩一缩"原理设计出一种可折叠的自行车,深受人们欢迎。

6、联一联。 将某一事物和另一事物,利用它们之间的联系,联一联就会产生出新功能的事物。如19世纪法国青年阿披脱把结果与起因联系起来思考,发明了食品罐头。

7、学一学。 学习模仿别的物品原理,形状和结构、颜色、性能、规格、动作、方法等,以求创新。如科学家研究了海盗鸥空中拦截小鸟现象,发明了具有强攻击型的空中截歼机。

8、变一变。它指改变原有物品的形状,尺寸、颜色、滋味、音响等,从而形成新的物品。如上《水果拼盘》时,我们可以利用水果拼装成金鱼戏水,龙凤呈祥……等等各种图案,令人爱不释手。又如我们用变一变的方法,把通常圆形捕蝶网改成平行四边形,利用平行四边形不稳定性,制成可伸缩到圆柱管中去,便发明了《多用合收式便携捕虫网》.

9、改一改。 是指从现有事物存在缺点入手,发现该事物的不足之之处,如不安全、不方便、不美观的地方,然后针对这些不足产寻找有效的改进措施,从而导致创新的发明线索。如《欢乐的生日》中,生日蛋糕所用蜡烛,一岁用一根,若

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七十岁、八十岁岂不浪费了许多蜡烛?于昌,便把整十岁改为一根特型蜡烛,就节约了成本。

10、搬一搬。将原物或原设想,技术移至别处,使之产生新的事物,新的构想和新技术。如激光可移到打孔、切割、磁盘、唱片、测量、照排印刷等方面。

11、反一反。 就是将某物的形态、性质、功能从正反、里外、横竖、上下、左右、前后等加以颠倒,从而产生新的事物。如法拉弟利用"反一反"原理发现了电磁感应定律,研制了世界上第一台感应发电机。

12、定一定。 是指对某些发明和产品定出新的标准、型号、顺序或者为改进某种东西,为提高学习和工作效率以及防止可能发生的不良后果做出一些新规定,从而导致创新的发明技法。如电热水器,水开了需要及时关掉电源,怎样通知人们呢?于是采用"定一定"方法,设计报警器。当水沸腾时,沸水蒸汽冲击出水口,振铜片,发出刺耳的报警声。又如《测量体温》中的温度计以前标准不一致辞,后人们统一了温度标准,规定在标准气压下,以水结冰时温度为0度,以水沸腾时温度为100度,制成摄氏温度计。 在日常生活中,合理地使用十二步小聪明创新法,你将会发现,创造不是件神秘的事,你也会成为创造的小主人。

攸县明阳学校初中部理综组

2013年一月

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